(57)【要約】【課題】電池を必要とすることにより生じる、上記電池寿命に起因した種々の問題、及び防水性に起因した上記種々の問題を全て解消した新規な非接触アクティブＩＤタグ装置及びこの非接触アクティブＩＤタグ装置を用いたＲＦ−ＩＤシステムを提供する。【解決手段】少なくともアンテナ５及びメモリ６を含む電子回路を搭載し、識別情報を保持する非接触アクティブＩＤタグ装置１において、電源用の電気二重層コンデンサ１１と、外部の充電器１４に内蔵する送電用誘導コイル１８からの電力を、電磁誘導作用により受電する受電用誘導コイル１６と、受電用誘導コイル１６からの電力を用いて前記電源用コンデンサ１１を充電する充電制御回路１５とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアンテナ及び記憶素子を含む電子回路を搭載し、識別情報を保持する非接触アクティブＩＤタグ装置において、
電源用コンデンサと、
外部の充電器に内蔵する送電用誘導コイルからの電力を、電磁誘導作用により受電する受電用誘導コイルと、
受電用誘導コイルからの電力を用いて前記電源用コンデンサを充電する充電制御回路と、
を有することを特徴とする非接触アクティブＩＤタグ装置。
【請求項２】
前記電源用コンデンサが電気二重層コンデンサである請求項１記載の非接触アクティブＩＤタグ装置。
【請求項３】
通信時にアンテナで受信した搬送波が有するエネルギを電力に変化する電力変換手段を備え、この電力変換手段からの電力により前記電源用コンデンサを充電する請求項１又は２記載の非接触アクティブＩＤタグ装置。
【請求項４】
前記充電制御回路は前記電力変換手段を備えている請求項３記載の非接触アクティブＩＤタグ装置。
【請求項５】
前記搬送波がマイクロ波である請求項３又は４記載の非接触ＩＤアクティブタグ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの非接触ＩＤアクティブタグ装置と、
前記非接触ＩＤアクティブタグ装置に備えられたアンテナとの間で交信を行うためのアンテナと、前記非接触ＩＤアクティブタグ装置と交信して前記記憶素子に記憶されている識別情報の読み取りや書き込みを行って識別情報の管理を行うＩＤコントローラとを備えた受信機と、
を備えたことを特徴とするＲＦ−ＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に電源を備えＩＤタグ受信機本体と送信可能な非接触アクティブＩＤタグ装置、及びこの非接触アクティブＩＤタグ装置を用いたＲＦ−ＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術及び電子通信技術の発達により、非接触で情報を送受信可能なＲＦ-ＩＤと呼ばれる自動認識システムが開発されている。このＲＦ-ＩＤシステムは、非接触ＩＤタグ装置と、ＩＤコントローラを備えたＩＤタグ受信機本体とから構成される。そして、非接触ＩＤタグ装置としては、内部に電源を有さずＩＤタグ受信機本体からの電力送電を電源として作動するパッシブＩＤタグ装置と、内部に電源を備えたアクティブＩＤタグ装置とが存在する。このアクティブＩＤタグ装置は、パッシブＩＤタグ装置よりも通信距離が長いので、その多種多様な範囲に適用できることから、近年注目を集めている。
【０００３】
このようなアクティブＩＤタグ装置は、電池を電源として使用している（例えば、特許文献１参照）。従来のＲＦ-ＩＤシステムの構成を図３を参照して説明すると、ＲＦ-ＩＤシステムは、アクティブＩＤタグ装置２１とＩＤタグ受信機２２とから構成される。ＩＤタグ受信機２２は、ＩＤコントローラ２３と、アンテナ２４とを備えている。一方、アクティブＩＤタグ装置２１は、アンテナ２５、メモリ２６、ＣＰＵ２７、送信データを変調する変調回路２８、受信データを復調する復調回路２９、及び送受信回路３０を備えると共に、電源として電池３１を内蔵している。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−７３２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のアクティブＩＤタグ装置は、電池３１を内蔵していることから以下の問題が生じている。
【０００６】
（１）電池寿命の問題
アクティブＩＤタグ装置は、電池で駆動しているので、電池寿命の問題があり、定期的に交換が必要である。また、ある程度の電池寿命を得るには、それなりの容量の電池を使用する必要があり、重量が大となり、アクティブＩＤタグ装置を軽量化できない。
また、実使用を考慮した場合、長期使用せずに保管していた場合、電池の自然放電やアクティブＩＤタグ装置の待機電流等により、使用時に電池の電力が消耗し動作しない場合も想定される。
【０００７】
（２）防水性の問題
一般にアクティブＩＤタグ装置は、屋外での使用も想定されるので、ある程度の防水性能が要求される。現状の電池使用タイプは、電池交換の必要があるので、防水性を得るには、電池カバー等の開閉部を防水構造にする必要があり、そのためパッキン等が必要となり、高価なものとなる。
【０００８】
本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものであり、その目的は、電池を必要とすることにより生じる、上記電池寿命に起因した種々の問題、及び防水性に起因した上記種々の問題を全て解消した新規な非接触アクティブＩＤタグ装置及びこの非接触アクティブＩＤタグ装置を用いたＲＦ−ＩＤシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明のうち請求項１記載の発明は、少なくともアンテナ及び記憶素子を含む電子回路を搭載し、識別情報を保持する非接触アクティブＩＤタグ装置において、電源用コンデンサと、外部の充電器に内蔵する送電用誘導コイルからの電力を、電磁誘導作用により受電する受電用誘導コイルと、受電用誘導コイルからの電力を用いて前記電源用コンデンサを充電する充電制御回路とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記の如く、電池に代えて、電源用コンデンサを備えると共に、この電源用コンデンサを充電する構成として電磁誘導方式の充電方式を採用することにより、電池を電源として用いる従来例の上記した電池寿命に起因した問題及び防水性に起因する問題を全て解消することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の非接触アクティブＩＤタグ装置であって、前記電源用コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
【００１２】
上記の如く、電源用コンデンサとして電気二重層コンデンサを用いると、電気二重層コンデンサは他のコンデンサと比べてエネルギ密度が高いので、非接触アクティブＩＤタグ装置の軽量化を図ることができ、また、充電の際に急速充電が可能となる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の非接触アクティブＩＤタグ装置であって、通信時にアンテナで受信した搬送波が有するエネルギを電力に変化する電力変換手段を備え、この電力変換手段からの電力により前記電源用コンデンサを充電することを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、通信時に搬送波が有するエネルギで電源用コンデンサを蓄電することができるので、電源用コンデンサの充電量の消費を可及的に抑制することが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の非接触アクティブＩＤタグ装置であって、前記充電制御回路は前記電力変換手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、電力変換手段を別途設ける必要がないので、回路構成が複雑化しない。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の非接触ＩＤアクティブタグ装置であって、前記搬送波がマイクロ波であることを特徴とする。
【００１８】
マイクロ波は搬送エネルギ効率が高いので、電源用コンデンサの蓄電を大とすることができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかの非接触ＩＤアクティブタグ装置と、
前記非接触ＩＤアクティブタグ装置に備えられたアンテナとの間で交信を行うためのアンテナと、前記非接触ＩＤアクティブタグ装置と交信して前記記憶素子に記憶されている識別情報の読み取りや書き込みを行って識別情報の管理を行うＩＤコントローラとを備えた受信機と、
を備えたことを特徴とするＲＦ−ＩＤシステムである。
【００２０】
上記構成により、電池不要で、且つ電磁誘導方式の充電方式を採用する非接触ＩＤアクティブタグ装置を用いたＲＦ−ＩＤシステムを構築することができる。そして、このような本発明に係るＲＦ−ＩＤシステムは、広範囲のＲＦ−ＩＤシステムに好適に実施することが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電池に代えて、電源用コンデンサを備えると共に、この電源用コンデンサを充電する構成として電磁誘導方式の充電方式を採用することにより、電池を電源として用いる従来例の上記した電池寿命に起因した問題及び防水性に起因する問題を全て解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の形態〕
以下、本発明に係る非接触アクティブＩＤタグ装置を、図面に基づいて詳述する。なお、この発明における非接触ＩＤタグ装置は、以下の実施例に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２３】
図１は本発明に係る非接触アクティブＩＤタグ装置（以下、アクティブＩＤタグ装置と略称する）を備えたＲＦ-ＩＤシステムの構成を示すブロック図である。ＲＦ-ＩＤシステムは、アクティブＩＤタグ装置１と、ＩＤタグ受信機２とから構成される。ＩＤタグ受信機２は、アクティブＩＤタグ装置１とデータ交信してその中に記憶されているデータの読み取りや書き込みを行ってデータの管理を行うＩＤコントローラ３と、アクティブＩＤタグ装置１との間でデータ交信を行うためのアンテナ４とを備えている。なお、アクティブＩＤタグ装置１とＩＤタグ受信機２との間で交信に使用される搬送波の周波数は、例えば３１５ＭＨｚであるが、本発明はこれに限定されず、搬送波としてマイクロ波を使用してもよい。
【００２４】
一方、アクティブＩＤタグ装置１は、ＩＤタグ受信機２との間で交信を行うためのアンテナ５と、固体認証識別データ等の特定データを記憶するメモリ６と、ＩＤタグ受信機２からのコマンドを判別してメモリ６へのデータアクセスを実行するＣＰＵ７と、送信データを変調する変調回路８と、受信データを復調する復調回路９と、送信時には変調された送信データを増幅し、受信時には受信データを検波する機能を有する送受信回路１０とを内蔵している。さらに、アクティブＩＤタグ装置１は、電池に代えて電源用コンデンサとして電気二重層コンデンサ１１、充電器１４から電磁誘導作用により電源用の電力供給を受けるために電気二重層コンデンサ１１の充電制御を行う充電制御回路１５、及び受電用誘導コイル１６とを備えている。ここで、電気二重層コンデンサは他のコンデンサに比べてエネルギ密度が高いので、このような電気二重層コンデンサを電源用コンデンサとして使用することにより、急速充電が可能となり、且つ、アクティブＩＤタグ装置１の軽量化を実現することができる。
【００２５】
なお、充電器１４は送電回路１７と送電用誘導コイル１８とを備え、送電回路１７により、商用電源から供給された電圧を充電器内部で使用する電源電圧に変換し送電用誘導コイル１８を駆動するように構成されている。
【００２６】
充電器１４によるアクティブＩＤタグ装置１の充電に際しては、充電器１４の送電用誘導コイル１８からの電力は、電磁誘導作用によりアクティブＩＤタグ装置１の受電用誘導コイル１６で受電され、充電制御回路１５にて整流、電圧制御が行なわれ、電気二重層コンデンサ１１が充電される。
【００２７】
このように上記構成のアクティブＩＤタグ装置では、電池に代えて電気二重層コンデンサ１１を用いることにより、電池使用のアクティブＩＤタグ装置の有する電池寿命に関する問題や防水性に関する問題を解消することができる。また、電気二重層コンデンサ１１に電源供給する方式とし、電磁誘導作用により電源供給を行う非接触方式を用いることにより、充電用端子またはコネクタを備える接点方式に比べて、充電用端子やコネクタが不要であり、そのため、充電用端子やコネクタの経年変化、錆の発生、さらにはゴミ等の異物の混入等による接触不良がなく、確実に電力供給が可能である。さらに、非接触であるので、アクティブＩＤタグ装置が水で濡れている場合でも、感電の心配がない。
【００２８】
〔第２の形態〕
図２は本発明の第２の形態に係るアクティブＩＤタグ装置を備えたＲＦ-ＩＤシステムの構成を示すブロック図である。第２の形態は上記第１の形態に類似し対応する部分には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
上記第１の形態では、長期間使用を考えた場合、定期的に電磁誘導を用いた充電器１４で充電する必要がある。そこで、かかる問題を解消するために、第２の形態では、電気二重層コンデンサ１１を使用し且つその電気二重層コンデンサ１１の充電方式として電磁誘導作用による充電方式を採用することに加えて、通信に利用する搬送波（第２の形態ではマイクロ波が好ましい）のエネルギを充電に利用するようにしたことを特徴とするものである。
【００３０】
このような機能を達成するために、第２の形態における充電制御回路１５Ａは、通信時にアンテナ５で受信した搬送波が有するエネルギを電力に変化する電力変換手段を備えている。即ち、第２の形態における充電制御回路１５Ａは、通信に使用される搬送波によりアンテナ５において励起された交流磁界を整流・平滑化して電気二重層コンデンサ１１を充電する機能を有するように構成されている。従って、通信時に搬送波はアンテナ５を介して送受信回路１０で受信データが検波されるとともに、搬送波の電磁波エネルギによりアンテナ５において励起された交流磁界は充電制御回路１５Ａに与えられて、電磁波の電力により電気二重層コンデンサ１１が蓄電されるようになっている。
【００３１】
このようにして、通信時に電気二重層コンデンサ１１の蓄電を行うことができるので、電気二重層コンデンサ１１の充電量の消費を抑制できる。なお、搬送波のエネルギは小さいので、第２の形態では、電気二重層コンデンサ１１による充電を主とし、通信時に搬送波の電磁波エネルギによる充電はサブ的なものとして使用するものである。
【００３２】
なお、搬送波としてはマイクロ波に限定されないが、マイクロ波はエネルギ搬送効率が高いのでマイクロ波を使用するのが望ましい。
【００３３】
また、上記の例では、充電制御回路１５Ａが搬送波のエネルギを電力に変化する電力変換手段を備えていたが、本発明はこれに限定されず、電力変換手段として機能する回路を別途設けるようにしてもよい。
【００３４】
（適用例）
本発明に係るアクティブＩＤタグ装置１を用いたＲＦ-ＩＤシステムは、具体的には以下の用途に使用することができる。
【００３５】
アクティブＩＤタグ装置１をテーマパーク等で使用される迷子タグとして用いる。即ち、会場内の子供に予め本発明に係るアクティブＩＤタグ装置１を迷子タグとして身に着けさせておくと共に、テーマパーク会場内には多数の受信アンテナを設けておき、迷子タグから例えば１分間に数回程度電波を自動的に発信させ、これを該受信アンテナで受信して子供のいる場所を常に確認するようなシステムに適用することができる。
【００３６】
特に、このような適用例では、アクティブＩＤタグ装置１の使用頻度が極めて多いので、従来の電池を用いたアクティブＩＤタグ装置では頻繁に電池交換の必要が生じるが、本発明に係るアクティブＩＤタグ装置１では電池に代えて電気二重層コンデンサ１１を用いているので、電池交換の必要がなく、しかも急速充電が可能なため、迷子タグ使用時に充電器で充電すれば直ぐ使用できる。また、充電方式として電磁誘導方式を採用しているので、接触不良がなく確実に充電でき、さらに迷子タグが水に濡れていても感電の心配もないという安全性の観点からも好ましい。また痴呆症の老人の徘徊の確認用としても適用できる。さらにリモートキーレスエントリシステム等にも適用できる。
なお、上記適用例は、一例にすぎず、その他の広範囲のＲＦ-ＩＤシステムに適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、リモートキーレスエントリシステム、やテーマパーク等で使用される迷子タグ等のＲＦ-ＩＤシステムに使用されるアクティブＩＤタグ装置に好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の形態に係るアクティブＩＤタグ装置を備えたＲＦ-ＩＤシステムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の形態に係るアクティブＩＤタグ装置を備えたＲＦ-ＩＤシステムの構成を示すブロック図。
【図３】従来例のアクティブＩＤタグ装置を備えたＲＦ-ＩＤシステムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３９】
１：アクティブＩＤタグ装置
２：ＩＤタグ受信機
３：ＩＤコントローラ
４，５：アンテナ
６：メモリ
７：ＣＰＵ
１１：電気二重層コンデンサ
１４：充電器
１５，１５Ａ：充電制御回路
１６：受電用誘導コイル
１８：送電用誘導コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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